《面向增材製造的飛行器承力結構多功能化設計方法研究》是依託大連理工大學,由劉書田擔任醒目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：面向增材製造的飛行器承力結構多功能化設計方法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：劉書田
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
被譽為“第三次工業革命”最具標誌性的生產工具的增材製造技術，經過近30年的發展，已經能夠實現高度複雜結構的自由“生長”成形，基本解決了製造中的兩大關鍵之一的“如何製造”問題。本項研究針對另一關鍵問題--“製造什麼”，以飛行器結構多功能化設計需求為背景，研究建立多功能結構構型設計的理論和方法以及可實現殘餘應力緩和的製備進程設計方法。具體研究內容與成果包括：（1）研究建立多層級結構構型的設計方法與多尺度表征方法、非均質梯度材料結構構型與材料布置協同設計方法、多功能協同設計方法等設計方法，設計能夠實現輕量化整體結構的多層級結構構型、非均質梯度材料結構構型以及含流道的具有承載與傳輸（輸油、氣等）和隱身性能於一體的多功能壁板式結構構型；（2）研究雷射熔池的運動軌跡的設計方法、分塊製造整體熔合中區域布置的設計方法，設計實現製備殘餘熱應力最小的製造進程方案。
結題摘要
被譽為“第三次工業革命”最具標誌性的生產工具的增材製造技術，經過近 30多年的發展，已經能夠實現高度複雜結構的自由成形，可以實現飛行器大型整體複雜構件的製備。基本解決了製造中的兩大關鍵中的“如何製造”問題。本項研究針對另一關鍵問題 “製造什麼”， 以飛行器結構多功能化設計需求為背景，將拓撲最佳化（具有超強創新設計能力的設計方法）與增材製造（具有強大的製備能力的製造技術）相結合，具體圍繞“如何設計優質構型”和“如何保證設計的可製造性”兩個方向進行研究、攻關，發展面向增材製造的飛行器承力結構多功能化設計理論和方法，取得了一系列具有創新性的研究成果。具體包括：（1）研究了面向增材製造的設計理論和方法，建立了增材製造工藝約束的表征與描述模型、考慮可製造性的結構與材料創新構型設計理論和方法、製造進程設計方法等，重點解決最佳化設計的可製造性問題;（2）提出基於增材製造的多層級並發和多功能協同的梯度結構設計理論和方法，重點解決優質構型的發現和設計問題，可實現多層級結構、非均質梯度結構以及特定特異性能超材料微結構構型的設計;（3）針對飛行器等先進裝備結構零部件，開展功能驅動的設計方法研究，提出了包括雙向多拱形大口徑空間反射鏡、增材製造飛行器環形散熱器、太空飛行器桁架接頭等多個典型零部件創新構型。在國內外重要期刊發表學術論文95篇（國際期刊論文68篇，國內期刊論文27篇），授權發明專利17項，獲批軟體著作權2項。負責組織和參與組織國際學術會議7次，國內學術會議2次；參加國際會議46人次，其中做特邀報告6次，參加國內會議19人次，做邀請報告或大會報告8次；在人才隊伍建設方面成效顯著，課題組1人晉升教授，1人晉升副教授，2人留校任講師。入選大連理工大學星海學者—星海優青培育計畫1人，大連市首批科技之星1人，已培養博士研究生16人，碩士研究生42人。圓滿完成了研究計畫的全部研究內容，取得的研究在數量和質量上均達到或超過研究計畫目標。
